物理化学实验（Experimental Physical Chemistry B) 一、课程概况 课程编号： 课程总学时数：32（其中讲课：4，实验：28，上机0，实习：0，课外学时：0） 课程学分：1 课程分类：必修 开设学期：22（春）、31（秋） 开课单位：（理学院应用化学系物理化学教研室） 适用专业：生命科学实验班，生物学院各专业，食品学院各专业，环境类专业，资环类专业 所需先修课：无机化学实验有机化学实验分析化学实验 课程负责人：（签名）杜凤沛 二、内容简介： 物理化学实验是生命科学、食品科学、环境科学、土壤科学等专业的一门重要的必修基 础课程，它在整个教学过程中占有非常重要的地位，对于学生的知识、能力和综合素质的培 养与提高起着至关重要的作用。本课程以实践环节为主，采用二段式教学模式，它由技术讲 座、基础性实验和研究型实验组成。在第一阶段，安排1次讲座4学时，讲座内容包括本实验 课程的学习方法、安全防护、数据处理、文献查阅、报告书写和实验设计思想等，同时还应 系统介绍物理化学的基本研究方法和实验技术，如温度的测量与控制技术、真空技术、流动 法技术等：在第二阶段，安排A、B两组实验（每组各包含8个实验），学生可在两组实验中选 择，对学生进行实际操作训练。每组实验均包括热力学、电化学、化学动力学、表面化学与 胶体化学等方面的内容，它们具有典型性和代表性，包含了物理化学的重要实验方法和技术， 是每个学生都必须完成的实验，由此使学生得到全面的基础训练；同时，为了培养学生的创 新能力，在每一组中我们都设置了研究型实验和综合性实验：为了培养学生阅读英文文献和 撰写英文报告的能力，我们在每一组中均设置了3一4个实验为纯英文实验， 三、教学大纲
物理化学实验B（ Experimental Physical Chemistry B） 一、课程概况 课程编号： 课程总学时数： 32 (其中讲课：4,实验：28,上机:0,实习：0，课外学时：0) 课程学分：1 课程分类：必修 开设学期：22(春)、31（秋） 开课单位：（ 理 学院 应用化学 系 物理化学 教研室） 适用专业：生命科学实验班，生物学院各专业，食品学院各专业，环境类专业，资环类专业 所需先修课：无机化学实验 有机化学实验 分析化学实验 课程负责人：（签名） 杜凤沛 二、内容简介： 物理化学实验是生命科学、食品科学、环境科学、土壤科学等专业的一门重要的必修基 础课程，它在整个教学过程中占有非常重要的地位，对于学生的知识、能力和综合素质的培 养与提高起着至关重要的作用。本课程以实践环节为主，采用二段式教学模式，它由技术讲 座、基础性实验和研究型实验组成。在第一阶段，安排1次讲座4学时，讲座内容包括本实验 课程的学习方法、安全防护、数据处理、文献查阅、报告书写和实验设计思想等，同时还应 系统介绍物理化学的基本研究方法和实验技术，如温度的测量与控制技术、真空技术、流动 法技术等；在第二阶段，安排A、B两组实验（每组各包含8个实验），学生可在两组实验中选 择，对学生进行实际操作训练。每组实验均包括热力学、电化学、化学动力学、表面化学与 胶体化学等方面的内容，它们具有典型性和代表性，包含了物理化学的重要实验方法和技术， 是每个学生都必须完成的实验，由此使学生得到全面的基础训练；同时，为了培养学生的创 新能力，在每一组中我们都设置了研究型实验和综合性实验；为了培养学生阅读英文文献和 撰写英文报告的能力，我们在每一组中均设置了3～4个实验为纯英文实验。 三、教学大纲
(一)、讲座部分(4学时) 讲座1物理化学实验的基本状况和实验数据处理 物理化学实验的目的和要求：课程安排，预习要求，实验操作和实验报告的要求等： 误差和数据的处理：数据的列表和作图规则等。 温度的控制和测量，各种温度计的介绍及使用：量热技术，真空技术（真空的获得， 测量，检漏，操作等)。 (二)、必做实验部分(28学时) A组 I液体饱和蒸汽压的测定（英文实验，Saturated vapor pressure fo pure liquids) 学时数： 3.5 目的要求： ①了解纯液体饱和蒸汽压的意义及测定方法，了解机械真空泵的使用和保护。 ②掌握数字式压力计的使用，掌握静态法测量饱和蒸汽压的方法，了解平衡管 的构造和使用。 ③学会用克劳修斯一克拉贝龙方程对实验数据进行处理： ④利用作图法求算出环己烷或异丙醇的平均摩尔汽化热和正常沸点。 2双液系的气-液平衡相图（英文实验，Phase diagramof a binary liquid-vapor system) 学时数： 3.5(两组同学各做1半) ①学习沸点仪测定沸点的方法以及双液系的相图绘制原则：了解Abbe(阿贝) 折光仪的原理和使用。 ②了解沸点仪的基本构成和功能，了解恒温装置及其对实验体系和测量的影 响：掌握体系光学性质和阿贝折光仪的具体使用原则，掌握标准样品及标 准曲线的应用。 ③绘制标准工作曲线：查出未知样品的平衡气、液相的浓度：绘制T一X相 图：求出最低共沸混合物的组成和沸点，讨论与标准物理化学数据不同的 原因。 3最大泡压法测定溶液的表面张力（英文实验，Surface tension of solutions) 学时数： 3.5 ①了解表面活性物质对表面张力的影响，吉布斯等温吸附方程在实验中的具体 应用：学习液体表面张力的一种测定方法
（一）、讲 座 部 分（4学时） 讲 座 1 物理化学实验的基本状况和实验数据处理 物理化学实验的目的和要求；课程安排，预习要求，实验操作和实验报告的要求等； 误差和数据的处理；数据的列表和作图规则等。 温度的控制和测量，各种温度计的介绍及使用；量热技术，真空技术（真空的获得， 测量，检漏，操作等）。 （二）、必 做 实 验 部 分（28 学时） A 组： 1 液体饱和蒸汽压的测定（英文实验，Saturated vapor pressure fo pure liquids） 学时数： 3.5 目的要求： ①了解纯液体饱和蒸汽压的意义及测定方法，了解机械真空泵的使用和保护。 ②掌握数字式压力计的使用，掌握静态法测量饱和蒸汽压的方法，了解平衡管 的构造和使用。 ③学会用克劳修斯──克拉贝龙方程对实验数据进行处理； ④利用作图法求算出环己烷或异丙醇的平均 摩尔汽化热和正常沸点。 2 双液系的气-液平衡相图（英文实验，Phase diagram of a binary liquid-vapor system） 学时数： 3.5 （两组同学各做1半） ①学习沸点仪测定沸点的方法以及双液系的相图绘制原则；了解 Abbe（阿贝） 折光仪的原理和使用。 ②了解沸点仪的基本构成和功能，了解恒温装置及其对实验体系和测量的影 响； 掌握体系光学性质和阿贝折光仪的具体使用原则，掌握标准样品及标 准曲线的应用。 ③绘制标准工作曲线；查出未知样品的平衡气、液相的浓度；绘制Ｔ ─Ｘ相 图； 求出 最低共沸混合物的组成和沸点，讨论与标准物理化学数据不同的 原因。 3 最大泡压法测定溶液的表面张力（英文实验，Surface tension of solutions） 学时数： 3.5 ①了解表面活性物质对表面张力的影响，吉布斯等温吸附方程在实验中的具体 应用； 学习液体表面张力的一种测定方法
②实际测定纯水、正丁醇标准溶液的最大压力差。 ③绘制（σ一C)标淮曲线：采用镜像法绘出不同浓度下的切线，求算出表面 吸附量：绘制（「~C/下）曲线：计算饱和吸附量，吸附经验常数和正 丁醇的分子横截面积。 4Bz振荡反应（复杂反应动力学机理）（英文实验，The oscillating reaction) 学时数：3.5 目的要求： ①初步理解自然界中普遍存在的非线性非平衡问题。 ②了解并观察化学波的存在及其现象。 ③培养学生查阅物理化学文献的能力。 5差热分析（研究型实验） 学时数： 3.5 目的要求： ①掌握差热分析原理，了解差热分析仪的构造，学会操作技术 ②用差热分析仪对硫酸铜进行分析，解释差热图谱，并对未知样品进行鉴定。 ③学会用计算机测量热力学数据的方法 6电动势法测定化学反应的热力学函数 学时数 3.5 目的要求： ①测定铜锌电池的电动势，掌握一些电极、盐桥的制备和处理方法 ②掌握对消法测量电动势的原理及电位差计、检流计及标准电池使用注意事 项及简单原理。 7乙酸乙酯皂化反应速率测定（电导法）（综合性实验） 学时数：3.5 目的要求 ①用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解活化能的测定方法，掌握电 导仪的使用方法。 ②设计实验方案，应用分析化学的方法测定所给碱的浓度，确定反应物的量。 ③了解二级反应的特点，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数 8氧弹法燃烧热的测定
②实际测定纯水、正丁醇标准溶液的最大压力差。 ③绘制（σ～Ｃ）标准曲线；采用镜像法绘出不同浓度下的切线，求算出表面 吸附量； 绘制（Г～Ｃ／Г）曲线；计算饱和吸附量，吸附经验常数和正 丁醇的分子横截面积。 4 BZ 振荡反应（复杂反应动力学机理）（英文实验，The oscillating reaction） 学时数： 3.5 目的要求： ① 初步理解自然界中普遍存在的非线性非平衡问题。 ② 了解并观察化学波的存在及其现象。 ③ 培养学生查阅物理化学文献的能力。 5 差热分析（研究型实验） 学时数： 3.5 目的要求： ① 掌握差热分析原理，了解差热分析仪的构造，学会操作技术 ② 用差热分析仪对硫酸铜进行分析，解释差热图谱，并对未知样品进行鉴定。 ③ 学会用计算机测量热力学数据的方法 6 电动势法测定化学反应的热力学函数 学时数： 3.5 目的要求： ① 测定铜-锌电池的电动势，掌握一些电极、盐桥的制备和处理方法 ② 掌握对消法测量电动势的原理及电位差计、检流计及标准电池使用注意事 项及简单原理。 7 乙酸乙酯皂化反应速率测定（电导法）（综合性实验） 学时数： 3.5 目的要求： ① 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解活化能的测定方法，掌握电 导仪的使用方法。 ② 设计实验方案，应用分析化学的方法测定所给碱的浓度，确定反应物的量。 ③ 了解二级反应的特点，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数。 8 氧弹法燃烧热的测定
学时数：3.5 目的要求： ①用氧弹量热计测定萘的燃烧热 ②了解燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别 ③了解量热计主要部分的作用，掌握氧弹量热计的使用技术 ④学会雷诺图解法校正温度改变值 B组： 1凝周点降低法测定摩尔质量（英文实验，Molar mass from depression of freezing point) 学时数： 3.5 ①验证稀溶液体系的依数性现象，掌握一种测定非电解质分子量的方法。 ②观察凝固点降低现象，了解纯溶剂凝固点与溶液凝固点的不同及其测量。 ③掌掘电子温差测量仪的原理及使用，了解溶液体系的过冷现象及凝结过程。 学会稀溶液体系的分子量计算公式的近似推导和应用，计算出葡萄糖的表观 分子量 2分光光度法测定配合物反应的平衡常数（英文实验，Determination of the equilibrium constant of a complex) 学时数：3.5 目的要求： ①学会用分光光度计测定络合反应的平衡常数 ②掌握722S型分光光度计的使用技术 3牛奶中钙离子含量的测定（英文实验，设计性实验，Determination of the calcium content in milk with direct potentiometry) 学时数：3.5 目的要求： ①设计测定牛奶中钙离子含量的方法 ②设计模拟胃酸环境下测定牛奶中钙离子含量的方法，掌握离子选择性电极的 使用方法 4粘度法测定水溶性高聚物的相对分子质量（英文实验，Molecular weight of a water solubl polymer by viscosity method)
学时数： 3.5 目的要求： ① 用氧弹量热计测定萘的燃烧热 ② 了解燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别 ③ 了解量热计主要部分的作用，掌握氧弹量热计的使用技术 ④ 学会雷诺图解法校正温度改变值 B组： 1 凝固点降低法测定摩尔质量（英文实验，Molar mass from depression of freezing point） 学时数： 3.5 ① 验证稀溶液体系的依数性现象，掌握一种测定非电解质分子量的方法。 ② 观察凝固点降低现象，了解纯溶剂凝固点与溶液凝固点的不同及其测量。 ③ 掌握电子温差测量仪的原理及使用，了解溶液体系的过冷现象及凝结过程。 学会稀溶液体系的分子量计算公式的近似推导和应用，计算出葡萄糖的表观 分子量。 2 分光光度法测定配合物反应的平衡常数（英文实验，Determination of the equilibrium constant of a complex） 学时数： 3.5 目的要求： ① 学会用分光光度计测定络合反应的平衡常数 ② 掌握722S型分光光度计的使用技术 3 牛奶中钙离子含量的测定（英文实验，设计性实验,Determination of the calcium content in milk with direct potentiometry） 学时数： 3.5 目的要求： ① 设计测定牛奶中钙离子含量的方法 ② 设计模拟胃酸环境下测定牛奶中钙离子含量的方法，掌握离子选择性电极的 使用方法 4 粘度法测定水溶性高聚物的相对分子质量（英文实验，Molecular weight of a water soluble polymer by viscosity method）
学时数： 35 ①学习乌氏粘度计测定溶液粘度的方法：了解不同条件对大分子电解质溶液粘 度的影响。 ②了解溶液粘度的物理意义及影响因素，毛细管型粘度计的基本原理和构成。 了解大分子电解质溶液的特点：分子结构（构型和极性集团）、浓度、温度等 对粘度的影响。 ③实际测量纯溶剂的流出时间：配制聚乙二醇溶液并测定其分子量。 5 固液吸附法测定固体的比表面积（综合性实验） 学时数：3.5 目的要求： ①掌握弗仑得里希吸附等温式的应用 ②掌握测定固体比表面积的方法 6溶液电导的测定和应用 学时数： 3.5 ①测定强弱电解质溶液的电导率，了解弱电解质摩尔电导率、电离常数及解 离平衡常数的计算：了解水质鉴定的一种方法。 ②掌握电导池、电导率测定仪的使用，电导池常数的校正和电导率测量的基 本方法：实际测量并校准电导池常数，测量氯化钾标准溶液系列的电导率 测量醋酸标准溶液的电导率，对比测量自来水和电导水的电导率。 ③计算各电解质溶液的摩尔电导率，弱电解质的电离度和平衡常数：绘制 Am~√一c曲线并讨论：讨论水质的测量结论。 7 旋光法测定燕糖转化反应的速率常数 学时数： 3.5 ①了解化学反应的动力学意义，了解反应级数和表观反应级数，了解速率常数 及半衰期的实验测量方法。了解旋光仪的原理和使用。 ②掌捏一级反应的动力学常数的简便测量计算：实际测量燕糖的酸性水解过 程中的反应时间与体系的旋光度：掌握旋光仪的具体操作和校准的作用。 ③利用动力学方程处理实验数据，采用作图法计算出实验条件下反应的速率常 数和半衰期 8溶解热的测定实验
学时数： 3.5 ①学习乌氏粘度计测定溶液粘度的方法；了解不同条件对大分子电解质溶液粘 度的影 响。 ②了解溶液粘度的物理意义及影响因素，毛细管型粘度计的基本原理和构成。 了解大分子电解质溶液的特点：分子结构（构型和极性集团）、浓度、温度等 对粘度的影 响。 ③ 实际测量纯溶剂的流出时间；配制聚乙二醇溶液并测定其分子量。 5 固液吸附法测定固体的比表面积（综合性实验） 学时数： 3.5 目的要求： ① 掌握弗仑得里希吸附等温式的应用 ② 掌握测定固体比表面积的方法 6 溶液电导的测定和应用 学时数： 3.5 ① 测定强弱电解质溶液的电导率，了解弱电解质摩尔电导率、电离常数及解 离平衡常 数的计算；了解水质鉴定的一种方法。 ② 掌握电导池、电导率测定仪的使用，电导池常数的校正和电导率测量的基 本方法；实际测量并校准电导池常数，测量氯化钾标准溶液系列的电导率， 测量醋酸标准溶液的电导率，对比测量自来水和电导水的电 导率。 ③ 计算各电解质溶液的摩尔电导率，弱电解质的电离度和平衡常数；绘制 Λm•～√￣ｃ 曲线并讨论；讨论水质的测量结论。 7 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 学时数： 3.5 ① 了解化学反应的动力学意义，了解反应级数和表观反应级数，了解速率常数 及半衰 期的实验测量方法。了解旋光仪的原理和使用。 ② 掌握一级反 应的动力学常数的简便测量计算；实际测量蔗糖的酸性水解过 程中的反应时间与体系的旋光度；掌握旋光仪的具体操作和校准的作用。 ③ 利用动力学方程处理实验数据，采用作图法计算出实验条件下反应的速率常 数和半衰期。 8 溶解热的测定实验